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[導(dǎo)讀] 隨著移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展,移動(dòng)設(shè)備的功能越來越強(qiáng)大,移動(dòng)設(shè)備會(huì)存儲(chǔ)用戶的資產(chǎn),處理支付等操作。目前移動(dòng)端的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境叫做REE(Rich Execution Environment),在其中運(yùn)行的系

隨著移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展,移動(dòng)設(shè)備的功能越來越強(qiáng)大,移動(dòng)設(shè)備會(huì)存儲(chǔ)用戶的資產(chǎn),處理支付等操作。目前移動(dòng)端的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境叫做REE(Rich Execution Environment),在其中運(yùn)行的系統(tǒng)叫做Rich OS(OperaTIng System),包含AndroidIOSLinux,Rich OS的特點(diǎn)是功能強(qiáng)大,開放和擴(kuò)展性好,可以給上層應(yīng)用提供設(shè)備的所有功能,比如攝像頭,觸摸屏等,這樣才有了我們現(xiàn)在看到的各種各樣的應(yīng)用。

但Rich OS存在很多的安全隱患,比如經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)bug,OS可以獲得應(yīng)用所有的數(shù)據(jù),很難驗(yàn)證OS是否被篡改,還會(huì)受到各種各樣的攻擊(如上圖),這些對(duì)于用戶資產(chǎn)有很大的安全隱患,那如何解決這些問題呢?

這時(shí)候就需要TEE幫忙了。

TEE是什么

TEE的全稱 trusted execuTIon environment,即可信執(zhí)行環(huán)境,它是CPU上的一塊區(qū)域。這塊區(qū)域的作用是給數(shù)據(jù)和代碼的執(zhí)行提供一個(gè)更安全的空間,并保證它們的機(jī)密性和完整性。

為啥說TEE更安全可信呢?

因?yàn)門EE提供了一個(gè)與REE隔離的環(huán)境保存用戶的敏感信息,TEE可以直接獲取REE的信息,而REE不能獲取TEE的信息。當(dāng)用戶付款時(shí),通過TEE提供的接口來進(jìn)行驗(yàn)證,以保證支付信息不會(huì)被篡改,密碼不會(huì)被劫持,指紋信息不會(huì)被盜用。

在TEE上運(yùn)行的應(yīng)用叫做可信應(yīng)用(Trusted ApplicaTIon,簡稱TA),可信應(yīng)用之間通過密碼學(xué)技術(shù)保證它們之間是隔離開的,不會(huì)隨意讀取和操作其它可信應(yīng)用的數(shù)據(jù)。另外,可信應(yīng)用在執(zhí)行前需要做完整性驗(yàn)證,保證應(yīng)用沒有被篡改。

可信應(yīng)用可以和觸摸屏,攝像頭還有指紋傳感器等外設(shè)進(jìn)行直接交互,不需要通過REE提供的接口,所以更加保證了安全。

各方對(duì)于TEE的態(tài)度

對(duì)于個(gè)人來講,可以保證個(gè)人數(shù)據(jù)和資產(chǎn)的安全。

對(duì)于應(yīng)用開發(fā)者來講,有了更安全的應(yīng)用,用戶才更放心使用他們提供的服務(wù)。

對(duì)于操作系統(tǒng)提供商,設(shè)備生產(chǎn)廠商來講也是非常重要,因?yàn)楫?dāng)前的設(shè)備和系統(tǒng)越來越復(fù)雜,很難保證用戶的信息和資產(chǎn)的安全,如果出問題,會(huì)極大的影響自身的品牌,甚至?xí)馐芫揞~的罰款。

所以整個(gè)鏈條的參與者都希望TEE標(biāo)準(zhǔn)付諸實(shí)踐。

TEE的發(fā)展歷程

1. TEE的前身。Open Mobile Terminal Platform (OMTP)于2006年提出一種雙系統(tǒng)解決方案:即在同一個(gè)智能終端下,除了多媒體操作系統(tǒng)外再提供一個(gè)隔離的安全操作系統(tǒng),這一運(yùn)行在隔離的硬件之上的隔離安全操作系統(tǒng)用來專門處理敏感信息以保證信息的安全。該方案即TEE的前身。

2. TEE標(biāo)準(zhǔn)正式提出。OMTP于2009年提出了TEE標(biāo)準(zhǔn)”Advanced Trusted Environment:OMTP TR1”,其中說明了TEE同時(shí)包含了硬件和軟件,目標(biāo)是為應(yīng)用程序提供必要的支持。其中對(duì)安全定義了兩個(gè)級(jí)別,第一個(gè)級(jí)別是可以應(yīng)對(duì)軟件方面的攻擊,第二個(gè)級(jí)別是可以同時(shí)應(yīng)對(duì)軟件和硬件攻擊。

3. TEE的實(shí)現(xiàn)?;贠MTP的方案,ARM公司提出了一種硬件虛擬化技術(shù)TrustZone及其相關(guān)硬件實(shí)現(xiàn)方案。TrustZone即是支持TEE技術(shù)的產(chǎn)品。作為針對(duì)消費(fèi)電子設(shè)備設(shè)計(jì)的一種硬件架構(gòu),其目的是為消費(fèi)電子產(chǎn)品構(gòu)建一個(gè)安全框架來抵御各種可能的攻擊。

TrustZone在概念上將SoC的硬件和軟件資源劃分為安全(Secure World)和非安全(Normal World)兩個(gè)世界,所有需要保密的操作在安全世界執(zhí)行(如指紋識(shí)別、密碼處理、數(shù)據(jù)加解密、安全認(rèn)證等),其余操作在非安全世界執(zhí)行(如用戶操作系統(tǒng)、各種應(yīng)用程序等),安全世界和非安全世界通過一個(gè)名為Monitor Mode的模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

4. TEE當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)。GlobalPlatform(全球最主要的智能卡多應(yīng)用管理規(guī)范的組織,簡稱為GP)從2011年起開始起草制定相關(guān)的TEE規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),并聯(lián)合一些公司共同開發(fā)基于GP TEE標(biāo)準(zhǔn)的可信操作系統(tǒng)。因此,如今大多數(shù)基于TEE技術(shù)的Trust OS都遵循了GP的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

TEE適合哪些場景

數(shù)字內(nèi)容保護(hù)。我們先拋開有爭議的版權(quán)和自由知識(shí)之間的爭論,單從技術(shù)能力上來說,TEE可以用來做數(shù)字版權(quán)管理(Digital Rights Management,簡稱DRM),通過TEE可以很容易的與連接的設(shè)備進(jìn)行加密信息的傳輸,之所以容易是因?yàn)門EE不允許用戶直接讀取TEE中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),只有擁有特定秘鑰或者經(jīng)過應(yīng)用開發(fā)商同意(比如你付費(fèi)了)才可以獲取到解密后的數(shù)據(jù)(例如播放電影)。

移動(dòng)金融服務(wù)。TEE可以配合手機(jī)的NFC,安全元素(Secure Element,如SIM卡)以及可信后臺(tái)系統(tǒng)來給用戶提供安全的操作環(huán)境,讓金融交易可以安全的進(jìn)行。

認(rèn)證。TEE可以很好的支持生物ID認(rèn)證,比如面部識(shí)別,指紋傳感器和聲音驗(yàn)證,這種方式很難被竊取信息,比PIN和密碼的認(rèn)證方式要安全很多。

區(qū)塊鏈。我們之后會(huì)講解。

如何在區(qū)塊鏈領(lǐng)域應(yīng)用

通過TEE,可以更好的幫助區(qū)塊鏈改進(jìn)安全,性能和隱私。

對(duì)于安全,大多數(shù)公鏈項(xiàng)目都無法保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行環(huán)境的安全,因此需要大量的節(jié)點(diǎn)一起達(dá)成共識(shí)來提高安全,而節(jié)點(diǎn)的數(shù)量顯然與性能成反比,給公鏈帶來嚴(yán)重的性能瓶頸。通過TEE提供的可信環(huán)境,保證了機(jī)器中運(yùn)行的代碼沒有被篡改,可以按照區(qū)塊鏈協(xié)議指定的方式運(yùn)行,從而為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供了安全。

對(duì)于性能,因?yàn)槲覀兛梢韵嘈臫EE中的代碼不會(huì)被篡改并且按照期望的方式執(zhí)行,所以區(qū)塊鏈可以將一部分計(jì)算挪到TEE環(huán)境中來執(zhí)行,這樣減少了全局共識(shí)的成本,增加了區(qū)塊鏈的性能。

對(duì)于隱私,TEE可以提供端到端的隱私保護(hù),從數(shù)據(jù)到計(jì)算結(jié)果都只能被用戶自己看到。

TEE Hackathon

倫敦時(shí)間2019年10月9日17:30,Trias將舉辦TEE Hackathon,主題是《如何使用可信計(jì)算和Layer -1優(yōu)化以太坊》,首站在牛津大學(xué)開啟。本屆黑客松聚焦可信計(jì)算、“-1”層網(wǎng)絡(luò)與以太坊的優(yōu)化應(yīng)用,并面向全球開發(fā)者線上征集技術(shù)解決方案。

來源: Rebase社區(qū)

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